Funktionsprinzip der Schaltröhre im Schaltnetzteil
Analyse der Funktionsweise von Schaltröhren in Schaltnetzteilen durch Heizringe
Streng genommen ist das Ein- und Ausschalten der Schaltröhre ein sehr komplizierter Vorgang, aber wenn wir das Funktionsprinzip analysieren, vereinfachen wir normalerweise zunächst einige Nebenprobleme. Wenn beispielsweise die Leistungsschaltröhre ein- oder ausgeschaltet wird, betrachten wir sie als idealen Schalter, und es gibt nur zwei Zustände, wenn sie funktioniert: ein- oder ausgeschaltet. Tatsächlich ist das Ein- und Ausschalten der Schaltröhre jedoch ein sehr komplizierter Vorgang. Neben dem Ein- und Ausschalten gibt es auch ein Problem, das bei hohen Frequenzen nicht ignoriert werden kann, nämlich dass beim Einschalten der Schaltröhre der Arbeitsprozess vom Sperrbereich zum Verstärkungsbereich und dann vom Verstärkungsbereich zum Sättigungsbereich ist. Dieser Arbeitsprozess muss durch Differentialgleichungen gelöst werden, und ich möchte ihn Ihnen hier nicht zu kompliziert vorstellen.
Einfach ausgedrückt dauert das Ein- und Ausschalten der Leistungsschaltröhre eine Weile. Im Allgemeinen wird die Einschaltzeit ton der Schaltröhre einfach in die Einschaltverzögerung td und den Einschaltzeitanstieg tr unterteilt, während die Ausschaltzeit toff der Schaltröhre in die Ausschaltverzögerung tstg (oder die Ausschaltzeitspeicherzeit) und den Ausschaltzeitabfall tf unterteilt wird.
Im ersten Arbeitszyklus des Schaltnetzteils lädt die Ausgangsspannung den Filterenergiespeicherkondensator auf, und die Last ist aufgrund des hohen Ladestroms hoch (oder entspricht einem Lastkurzschluss). Daher sollte das allgemeine Schaltnetzteil Sanftanlaufmaßnahmen ergreifen, mit einem kleinen Tastverhältnis am Anfang, und dann wird es allmählich normal, d. h. die Ausgangsleistung ist am Anfang klein und steigt dann allmählich an. Oder am Anfang ist die Arbeitsspannung relativ niedrig und steigt dann langsam auf den Normalwert an.
Genau genommen arbeitet ein Schaltnetzteil immer in einem instabilen Zustand, und die sogenannte Stabilität ist nur relativ. Beispielsweise läuft der Spannungsstabilisierungsprozess eines Schaltnetzteils folgendermaßen ab: Wenn die Ausgangsspannung steigt, gibt die Abtastschaltung nach dem Abtasten und Vergleichen ein Fehlersignal an die Pulsweitenmodulationsschaltung aus, die das Tastverhältnis verringert und somit die Ausgangsspannung verringert; Wenn die Ausgangsspannung verringert wird, gibt die Abtastschaltung nach dem Abtasten und Vergleichen ein Fehlersignal an die Pulsweitenmodulationsschaltung aus, die das Tastverhältnis erhöht und somit die Ausgangsspannung erhöht. Auf diese Weise schwankt die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils immer mit einer bestimmten Frequenz auf und ab, und die sogenannte Spannungsstabilisierung besteht lediglich darin, dass der Durchschnittswert der Ausgangsspannung relativ stabil ist.
Der Strom, der durch die Primärwicklung des Schalttransformators fließt, ist kein stabiler Wert und weist im Allgemeinen eine Sägezahnwelle auf, ebenso wie der gleichgerichtete Ausgangsstrom. Das Ansteuern einer LED mit konstantem Strom bedeutet im Allgemeinen, dass der Ausgangsstrom des Filters nach dem Filtern relativ stabil ist, und diese Stabilität bezieht sich auch auf den Durchschnittswert, während der Eingangsstrom des Filters im Allgemeinen eine Sägezahnwelle aufweist.
Im Allgemeinen beginnt der erste Zyklus eines Schaltnetzteils mit der Leitung der Schaltröhre, was hauptsächlich davon abhängt, wo der zu analysierende Schaltkreis eingeschaltet ist. Wenn es sich darauf bezieht, wann alle Schaltkreise des Schaltnetzteils zu arbeiten beginnen, kann davon ausgegangen werden, dass sie zu arbeiten beginnen, sobald der Netzschalter eingeschaltet wird. Wenn die Wellenformen verschiedener Punkte analysiert werden müssen, muss die Wellenform eines Geräts im Schaltkreis als Referenzpunkt (oder Synchronisierung) verwendet werden.
Im ersten Zyklus des Schaltnetzteils funktioniert die allgemeine Abtastschaltung grundsätzlich nicht, da die Ausgangsspannung den Filterkondensator auflädt und es mehrere Zyklen dauert, ihn auf den Normalwert aufzuladen. Erst wenn die Ausgangsspannung den Normalwert erreicht, kann die Abtastschaltung normal arbeiten. Bevor die Abtastschaltung jedoch normal funktioniert, ist ihre Ausgangsspannung gleich 0, was auch ein Sonderfall der Fehlersignalausgabe (negatives Maximum) ist. In diesem Fall ist der Arbeitszyklus der Schaltröhre beim Arbeiten sehr groß, wenn das Schaltnetzteil keine Sanftanlaufschaltung hat, wodurch der Transformator leicht gesättigt und die Schaltröhre beschädigt wird.
